本发明涉及远程操控车辆，具体为一种基于5g网络远程操控矿区车辆的方法及系统。
背景技术：
1、随着工业自动化和信息技术的迅速发展，尤其是5g通信技术的广泛应用，远程操控系统已经成为提高矿区作业效率和安全性的关键技术之一。在矿区车辆操作领域，传统的人工操作方式面临着若干限制和挑战，特别是在恶劣的环境条件和高危作业场景中。
2、矿区作业环境复杂多变，存在多种潜在风险，如地形复杂、可见度低、极端气候条件等，这些都严重挑战了传统操作方式的安全性和效率。
3、人工直接操作矿区车辆不仅劳动强度大，而且在特定环境下存在安全隐患。此外，人工操作的效率和准确性也受限于操作者的技能和体力，难以适应长时间、高强度的矿区作业需求。
4、在5g网络之前，传统的无线通信技术（如3g和4g）在带宽、延迟和连接稳定性方面难以满足远程操控系统对实时数据传输的高要求。这些技术限制影响了远程操控系统的响应速度和可靠性。
5、5g技术的引入为解决上述问题提供了新的可能性，5g网络具有高带宽、低延迟和高可靠性的特点，能够支持更为复杂和高效的远程操控应用。
6、基于上述方案发现，现有技术存在的局限至少包括如下问题，首先，在传统的矿区车辆操控系统中，数据传输往往依赖于较慢的网络连接或是周期性的数据更新，从而限制了操作的实时性和准确性，并且传统方法在设计与实施时，往往难以动态适应复杂多变的矿区环境，如路况变化和突发障碍物等，从而降低了操控的灵活性以及车辆的安全性，其次传统方法在车辆遥控操作时通常因网络不稳定导致控制指令延迟或失效，从而增加事故风险的可能性。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于5g网络远程操控矿区车辆的方法及系统，解决了在传统的矿区车辆操控系统中，数据传输往往依赖于较慢的网络连接或是周期性的数据更新，从而限制了操作的实时性和准确性，并且传统方法在设计与实施时，往往难以动态适应复杂多变的矿区环境，如路况变化和突发障碍物等，从而降低了操控的灵活性以及车辆的安全性，其次传统方法在车辆遥控操作时通常因网络不稳定导致控制指令延迟或失效，从而增加事故风险的可能性的问题。
2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于5g网络远程操控矿区车辆的方法，包括以下步骤：实时获取并预处理每个待操控矿区车辆的实时车况数据、实时行进环境图像数据；分别对预处理后的每个待操控矿区车辆的实时车况数据进行数据分析，得到每个待操控矿区车辆的实时车况安全指标；对预处理后每个待操控矿区车辆的实时行进环境图像数据分别进行区域提取，得到每个待操控矿区车辆的实时道路区域数据、实时障碍物区域数据；对每个待操控矿区车辆的实时道路区域数据、实时障碍物区域数据进行综合分析，得到每个待操控矿区车辆的实时行进环境指标；对每个待操控矿区车辆的实时车况安全指标、实时行进环境指标分别进行综合分析，得到每个待操控矿区车辆的操控复杂度评估值；将每个待操控矿区车辆的操控复杂度评估值分别与预设的评估阈值进行比对分析，并基于分析结果采取对应远程操控措施；在对待操控矿区车辆进行远程操控时，实时获取实时5g网络传输数据，并进行监测分析，基于监测分析结果采取对应网络应急措施。
3、进一步地，所述实时车况数据具体为当前速度值、当前载货量、当前发动机功率、每个轮胎的当前压力值，所述实时行进环境图像数据具体包括实时行进环境图像中的每个像素点的像素值。
4、进一步地，计算每个待操控矿区车辆的操控复杂度评估值的具体公式如下：
5、；
6、其中，为第i个待操控矿区车辆的操控复杂度评估值，为第i个待操控矿区车辆的实时车况安全指标，为数据库中存储的第i个待操控矿区车辆的车况安全系数，为第i个待操控矿区车辆的实时行进环境指标，为数据库中存储的第i个待操控矿区车辆的行进环境系数，，为自然常数，，为待操控矿区车辆个数。
7、进一步地，得到每个待操控矿区车辆的实时道路区域数据、实时障碍物区域数据的具体步骤如下：基于边缘检测算法检测对预处理后的每个待操控矿区车辆的实时行进环境图像中每个像素点的像素值进行边缘识别，得到每个待操控矿区车辆的道路区域的若干个道路边缘像素点以及每个障碍物区域的若干个障碍边缘像素点；对于每个待操控矿区车辆，分别将道路区域的若干个道路边缘像素点进行道路轮廓连接处理，并将道路轮廓连接处理后的道路轮廓内的若干个道路像素点以及若干个道路边缘像素点标记为实时道路区域数据；对于每个待操控矿区车辆，分别将每个障碍物区域的若干个障碍边缘像素点进行障碍轮廓连接处理，并将障碍轮廓连接处理后的每个障碍轮廓内的若干个障碍像素点以及若干个障碍边缘像素点标记为实时障碍物区域数据。
8、进一步地，得到每个待操控矿区车辆的实时行进环境指标的具体步骤如下：将每个待操控矿区车辆的道路轮廓内的若干个道路像素点以及若干个道路边缘像素点的像素值分别进行综合分析，得到每个待操控矿区车辆的实时车辆行进道路平整度指数；对每个待操控矿区车辆的每个障碍轮廓内的障碍像素点个数以及障碍边缘像素点个数分别进行求和分析，得到每个待操控矿区车辆的障碍物面积总值；对每个待操控矿区车辆的实时车辆行进道路平整度指数、障碍物面积总值分别进行标准化处理；对标准化处理后的每个待操控矿区车辆的实时车辆行进道路平整度指数、障碍物面积总值分别进行综合分析，得到每个待操控矿区车辆的实时行进环境指标。
9、进一步地，计算每个待操控矿区车辆的实时车辆行进道路平整度指数、实时行进环境指标的具体公式如下：
10、；
11、其中，为第i个待操控矿区车辆的实时车辆行进道路平整度指数，为第i个待操控矿区车辆的道路轮廓内的第个道路像素点的像素值，为第i个待操控矿区车辆的道路轮廓内的第个道路边缘像素点的像素值，为第i个待操控矿区车辆的实时行进环境指标，为标准化处理后的第i个待操控矿区车辆的实时车辆行进道路平整度指数，为数据库中存储的第i个待操控矿区车辆的道路系数，为标准化处理后的第i个待操控矿区车辆的障碍物面积总值，为数据库中存储的第i个待操控矿区车辆的障碍物系数，，，为待操控矿区车辆个数，，为道路轮廓内的道路像素点个数，，为道路轮廓内的道路边缘像素点个数。
12、进一步地，得到每个待操控矿区车辆的实时车况安全指标的具体步骤如下：获取每个待操控矿区车辆的最大安全速度值，最大安全载货量、最大安全发动机功率、每个轮胎最大安全压力值；将每个待操控矿区车辆的当前速度值、当前载货量、当前发动机功率、当前每个轮胎压值力分别与最大安全速度值，最大安全载货量、最大安全发动机功率、每个最大轮胎压力进行分析，得到每个待操控矿区车辆的当前速度偏离值，当前载货量偏离值、当前发动机功率偏离值、当前轮胎偏离值；将每个待操控矿区车辆的当前速度偏离值，当前载货量偏离值、当前发动机功率偏离值、当前轮胎偏离值进行综合分析，得到每个待操控矿区车辆的实时车况安全指标；其中，计算每个待操控矿区车辆的当前速度偏离值、当前轮胎偏离值、实时车况安全指标的具体公式如下：
13、；
14、其中，为第i个待操控矿区车辆的当前速度偏离值，为第i个待操控矿区车辆的当前速度值，为第i个待操控矿区车辆的最大安全速度值，为第i个待操控矿区车辆的当前轮胎偏离值，为第i个待操控矿区车辆的第j个轮胎的当前压力，为第ii个待操控矿区车辆的第j个轮胎最大安全压力值，为第i个待操控矿区车辆的实时车况安全指标，为数据库中存储的第i个待操控矿区车辆的速度偏离系数，为第i个待操控矿区车辆的当前载货量偏离值，为数据库中存储的第i个待操控矿区车辆的载货量偏离系数，为第i个待操控矿区车辆的当前发动机功率偏离值，为数据库中存储的第i个待操控矿区车辆的载货量偏离系数，为数据库中存储的第i个待操控矿区车辆的载货量偏离系数，，，为待操控矿区车辆个数，，为轮胎个数。
15、进一步地，将每个待操控矿区车辆的操控复杂度评估值分别与预设的评估阈值进行比对分析，并基于分析结果采取对应远程操控措施的具体步骤如下：将每个待操控矿区车辆的操控复杂度评估值分别与第一评估阈值、第二评估阈值进行比对分析；若存在操控复杂度评估值小于等于第一评估阈值的待操控矿区车辆，则对待操控矿区车辆开启第一远程操作模式，并对待操控矿区车辆基于设定的第一行驶状态实施远程操控；若存在操控复杂度评估值高于第一评估阈值且小于等于第二评估阈值的待操控矿区车辆，则对待操控矿区车辆开启第二远程操作模式，并对待操控矿区车辆基于设定的第二行驶状态实施远程操控；若存在操控复杂度评估值高于第二评估阈值的待操控矿区车辆，则对待操控矿区车辆开启第三远程操作模式，并对待操控矿区车辆基于设定的第三行驶状态实施远程操控。
16、进一步地，在对待操控矿区车辆进行远程操控时，实时获取实时5g网络传输数据，并进行监测分析，基于监测分析结果采取对应网络应急措施的具体步骤如下：获取5g网络传输的最大允许延时抖动值、最大允许丢包率、最低带宽值、最低信号强度值；在对待操控矿区车辆进行远程操控时，实时获取每个待操控矿区车辆的实时5g网络传输数据，所述实时5g网络传输数据具体为当前延时抖动值、当前丢包率、当前带宽值、当前信号强度值；对每个待操控矿区车辆的当前延时抖动值、当前丢包率、最大允许延时抖动值、最大允许丢包率分别进行分析，得到每个待操控矿区车辆的当前传输效率指数；在对待操控矿区车辆进行远程操控时，实时对每个待操控矿区车辆的当前带宽值、当前信号强度值、最低带宽值、最低信号强度值分别进行分析，得到每个待操控矿区车辆的当前传输质量指数；对每个待操控矿区车辆的当前传输效率指数、当前传输质量指数进行综合分析，得到每个待操控矿区车辆的实时网络稳定性指标；其中，计算每个待操控矿区车辆的当前传输效率指数、当前传输质量指数、实时网络稳定性指标的具体公式如下：
17、；
18、其中，为第i个待操控矿区车辆的当前传输效率指数，为第i个待操控矿区车辆的当前延时抖动值，为5g网络传输的最大允许延时抖动值，为第i个待操控矿区车辆的当前丢包率，为5g网络传输的最大允许丢包率，为第i个待操控矿区车辆的当前传输质量指数，为第i个待操控矿区车辆的当前带宽值，为5g网络传输的最低带宽值，为第i个待操控矿区车辆的当前信号强度值，为5g网络传输的最低信号强度值，为第i个待操控矿区车辆的实时网络稳定性指标，为自然常数，为数据库中存储的传输效率系数，为数据库中存储的传输质量系数，，，为待操控矿区车辆个数。
19、一种基于5g网络远程操控矿区车辆的系统，包括：车况数据获取模块、摄像模块、车况分析模块、环境分析模块、综合分析模块、远程操控模块、监测模块；所述车况数据获取模块，用于实时获取并预处理每个待操控矿区车辆的实时车况数据；所述摄像模块，用于实时获取并预处理每个待操控矿区车辆的实时行进环境图像数据；所述车况分析模块，用于分别对预处理后的每个待操控矿区车辆的实时车况数据进行数据分析，得到每个待操控矿区车辆的实时车况安全指标；所述环境分析模块，用于对预处理后每个待操控矿区车辆的实时行进环境图像数据分别进行区域提取，得到每个待操控矿区车辆的实时道路区域数据、实时障碍物区域数据，并对每个待操控矿区车辆的实时道路区域数据、实时障碍物区域数据进行综合分析，得到每个待操控矿区车辆的实时行进环境指标；所述综合分析模块，用于对每个待操控矿区车辆的实时车况安全指标、实时行进环境指标分别进行综合分析，得到每个待操控矿区车辆的操控复杂度评估值；所述远程操控模块，用于将每个待操控矿区车辆的操控复杂度评估值分别与预设的评估阈值进行比对分析，并基于分析结果采取对应远程操控措施；所述监测模块，用于在对待操控矿区车辆进行远程操控时，实时获取实时5g网络传输数据，并进行监测分析，基于监测分析结果采取对应网络应急措施。
20、本发明具有以下有益效果：
21、（1）、该基于5g网络远程操控矿区车辆的方法，通过利用5g网络的高速和低延迟特性，能够实时获取并处理车辆的状态和环境数据，显著提高远程操控的实时性和准确性，通过对车况和环境图像数据的实时分析，能够及时生成安全指标和环境指标，为操控复杂度的评估提供准确数据，这确保了即使在复杂的矿区环境中，远程操作的精确性和可靠性也得以保障，大大降低了操控错误的风险。
22、（2）、该基于5g网络远程操控矿区车辆的方法，通过分析实时行进环境图像数据，能够识别并分析道路和障碍物情况，实时调整操控策略以适应环境变化，这种动态适应功能使得每辆车都能根据当前的行进环境和车况进行最优化操控，提高了矿区车辆操作的灵活性和效率，确保了车辆在多变环境中的安全行驶。
23、（3）、该基于5g网络远程操控矿区车辆的方法，通过持续监控实时5g网络传输数据，并根据当前的网络状态调整网络应急措施，从而确保了远程操控指令的连续性和稳定性，在面临网络波动或不稳定时，能够及时采取应对措施，比如调整数据传输频率或更改控制策略，从而保障了矿区车辆远程操控的高效和安全，减少了因网络问题导致的事故风险。
24、（4）、该基于5g网络远程操控矿区车辆的系统，通过将5g网络远程操控矿区车辆的功能分解为车况数据获取模块、摄像模块、车况分析模块、环境分析模块、综合分析模块、远程操控模块、监测模块，该系统增强了其模块化和可扩展性，这种模块化的设计不仅使得各个部分能够独立工作和优化，还便于未来的升级和维护，例如，如果需要引入更先进的数据分析技术或者更换更高效的摄像设备，可以单独对相应的模块进行升级，而不需要重新设计整个系统，这样的设计架构也便于在未来集成新的功能或与其他系统进行接口，提升整体系统的灵活性和未来的应用潜力。
25、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
1.一种基于5g网络远程操控矿区车辆的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于5g网络远程操控矿区车辆的方法，其特征在于，得到每个待操控矿区车辆的实时行进环境指标的具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的基于5g网络远程操控矿区车辆的方法，其特征在于，得到每个待操控矿区车辆的实时道路区域数据、实时障碍物区域数据的具体步骤如下：
4.根据权利要求3所述的基于5g网络远程操控矿区车辆的方法，其特征在于，得到每个待操控矿区车辆的实时行进环境指标的具体步骤如下：
5.根据权利要求4所述的基于5g网络远程操控矿区车辆的方法，其特征在于，计算每个待操控矿区车辆的实时车辆行进道路平整度指数、实时行进环境指标的具体公式如下：
6.根据权利要求1所述的基于5g网络远程操控矿区车辆的方法，其特征在于，得到每个待操控矿区车辆的实时车况安全指标的具体步骤如下：
7.根据权利要求1所述的基于5g网络远程操控矿区车辆的方法，其特征在于，将每个待操控矿区车辆的操控复杂度评估值分别与预设的评估阈值进行比对分析，并基于分析结果采取对应远程操控措施的具体步骤如下：
8.根据权利要求1所述的基于5g网络远程操控矿区车辆的方法，其特征在于，在对待操控矿区车辆进行远程操控时采取网络实时监测的具体步骤如下：
9.一种基于5g网络远程操控矿区车辆的系统，应用权利要求1-8任意一项所述的基于5g网络远程操控矿区车辆的方法，其特征在于，包括：车况数据获取模块、摄像模块、车况分析模块、环境分析模块、综合分析模块、远程操控模块、监测模块；
